Descripción de las técnicas disponibles para medir la corriente eléctrica (1ª PARTE)

En este nuevo artículo destinado al estudio de la energía eléctrica nos centramos en la descripción de los tipos principales de sensores actualmente disponibles para medir la corriente eléctrica. Cualquier sensor de campo magnético puede ser usado como sensor de corriente y hay algunos ejemplos exóticos, tales como los de efecto quantum en superconductores de baja temperatura usados para medir corrientes en neuronas dentro del cerebro. En este análisis nos centramos en la medición de las corrientes en conductores con dispositivos prácticos comercialmente.

Tecnologías para la medición del caudal (2ª PARTE)

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Caudalímetros ultrasónicos

La medición por tiempo de tránsito diferencial con ultrasonidos puede emplearse para medir el caudal volumétrico de cualquier líquido, independientemente de la conductividad eléctrica. Dos tipos de sensores diferentes permiten a los usuarios obtener el caudal de un modo eficiente, económico y flexible, en cualquier punto del proceso y en cualquier momento.

Tecnologías para la medición del caudal (1ª PARTE)

La seguridad de las plantas industriales, la calidad del producto, la optimización del proceso y la protección medioambiental son sólo algunas razones por las que la medición de caudal se ha hecho cada vez más importante en el ámbito de la instrumentación industrial. Los medidores de caudal pueden ser únicos, con una interfaz de comunicaciones, o soluciones completas para sistemas avanzados de control de procesos.

Herramienta para seleccionar adhesivos

En contraste con los métodos tradicionales tales como el remachado o atornillado, la unión mediante adhesivos no tiene un efecto adverso en las características del material de las superficies que se unen. Los taladros en las partes unidas, las dañan y las debilitan.

Guía de diseño de sistemas para mejorar el factor de potencia (3ª PARTE)

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Distorsión de armónicos

La distorsión de armónicos en el voltaje de alimentación es una función de las cargas que extraen formas de onda altamente distorsionadas. La mayoría de los suministros de potencia electrónicos serán inmunes a tales distorsiones, aunque pueden tener efectos severos en altos niveles de condensadores de corrección del factor de potencia, motores y transformadores, y pueden también interferir con los sistemas de audio.

Guía de diseño de sistemas para mejorar el factor de potencia (2ª PARTE)

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Los ASDs son muy sensibles a las reducciones temporales del voltaje nominal. Típicamente los hundimientos de voltaje causan fallos.

Cualquiera que sea el factor de potencia, sin embargo, deberán instalarse máquinas capaces de transmitir un voltaje y corriente particular incluso aunque, en un caso particular, no todos los productos de voltaje y corriente se pongan en buen uso. Los generadores deben ser capaces de resistir el voltaje y la corriente nominal independientemente de la potencia transmitida. Por ejemplo, si un alternador está calificado para transmitir 1000 A a 11000 V, los bobinados de las máquinas deben ser capaces de transmitir la corriente nominal. La potencia aparente de tal máquina es 11 MVA y si el factor de potencia de la carga es la unidad estos 11 MVA serán transmitidos y se usarán 11 MW de potencia activa. Sin embargo, si el factor de potencia de la carga está retrasado 0,8, entonces solamente 8,8 MW serán aprovechados, incluso aunque el generador esté calificado a 1000 A a 11 kV. Cuanto más bajo es el factor de potencia, más empeora la situación. Mejorar el factor de potencia significa reducir el ángulo de retraso entre el voltaje de alimentación y la corriente de suministro.

Guía de diseño para mejorar el factor de potencia (1ª PARTE)

Circuitos de corriente alterna

Distinto que los circuitos de corriente directa, donde sólo la resistencia restringe el flujo de la corriente, en los circuitos de corriente alterna hay otros aspectos de los circuitos que determinan el flujo de la corriente. Aunque los circuitos de corriente alterna son semejantes a una resistencia, no consumen potencia, sino que cargan el sistema con corrientes reactivas. Como los circuitos DC donde la corriente multiplicada por el voltaje da vatios, aquí lo mismo da sólo VA.

Teoría y diseño óptimo con la tecnología de arrancadores suaves de motores de inducción

Una enorme cantidad de accionamientos de motores de inducción en todo el mundo se usan en modos de operación arranque-parada y modo frenado. Tienen que cumplir especificaciones de serie, incluyendo el cumplimiento de procesos tecnológicos altamente productivos y alta fiabilidad de los motores de inducción. Conocido es que el arranque de los motores de inducción origina algunos problemas: elevación de corriente, pulsación y oscilación del par instantáneo, bajo par estacionario, etc. Para superar la ocurrencia de transitorios severos ocurridos durante el denominado arranque duro se han hecho diferentes intentos para diseñar arrancadores suaves para los motores de inducción. El análisis debe descubrir la naturaleza de los transitorios, explicar las raíces físicas de las desventajas de los arrancadores duros y mostrar la forma del diseño óptimo. Hasta ahora la teoría de máquinas AC de dos fases equivalentes (a veces equivocadamente llamada teoría del eje d-q) es popular para el análisis IM. Esta teoría, sin embargo, no proporciona una solución analítica adecuada de transitorios, y en caso de los de fase de tiristor controlada falla completamente. Hace unos años una nueva teoría basada en los vectores de espiral se desarrollaron por S. Yamamura, y se ha consolidado como una herramienta más poderosa y exacta.

Sistema FBP para la comunicación inteligente para componentes industriales de automatización

El sistema FBP conecta componentes de Control y Automatización a través de cualquier tipo de Bus de Campo con sistemas típicos de automatización (PLCs) de una manera simple, eficiente y de bajo coste. Los dispositivos a conectar son independientes del tipo de Bus de Campo a implementar. La conexión a los diferentes tipos de Buses de Campo se realiza mediante cables FBP específicos para cada uno de ellos.

Guía de diseño con motores de inducción (7ª PARTE)

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Motores de inducción de fase dividida

Estos motores dividen una fase en corrientes de dos fases creando una condición de doble fase.

Así, por separación de fase se crea un campo rotatorio. En el motor de fase dividida, un devanado auxiliar en el estátor se usa para el arranque, ya sea con una resistencia conectada en serie con el devanado auxiliar, conocida como el arranque de resistencia, o un reactor en serie con el devanado principal, conocido como el reactor star.

Guía de diseño con motores de inducción (6ª PARTE

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Protección del fallo de tierra

Esta protección proporciona el aislamiento de motores en caso de fallos de tierra. Este elemento puede ser conectado en conexión residual o usando un CBCT. El relé de protección de motor ideal es proporcionado con un ajuste pick up de fallo de tierra de 2 % a 100 % y el ajuste de demora de 0,05 seg a 5 seg. Este filtro de armónicos se controlará para eludir cualquier mala operación debida a corrientes desequilibradas.

Guía de diseño con motores de inducción (5ª PARTE)

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PROTECCIONES ELÉCTRICAS

Las condiciones para la protección requerida en un motor puede ser dividida en dos amplias categorías:

1.       Condiciones externas impuestas.

2.       Fallos internos.

Las categorías anteriores incluyen voltajes de alimentación desequilibrados, subvoltajes, frecuencias bajas, sobrefrecuencias, condiciones single phasing y condiciones de fase inversa. La última categoría incluye fallos en rodamientos, fallos de Shunt interno, que son comúnmente fallos de tierra o sobrecargas.

Guía de diseño con motores de inducción (4ª PARTE)

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Amplitudes permitidas

Limitaciones de la amplitud de la vibración para eludir daños a la maquinaria

Estas deben ser especificadas por el fabricante y en ningún caso serán excedidas. Donde el fabricante no especifica límites, puede considerarse que las cimentaciones satisfaciendo los siguientes criterios de amplitud proporcionarán una base satisfactoria para la maquinaria.

Guía de diseño con motores de inducción (3ª PARTE)

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A menudo los motores se mantienen en almacenes durante algún tiempo o son transportados bajo condiciones muy húmedas y, en tales casos, la resistencia de aislamiento generalmente llega a ser baja y es peligroso para que el motor se conecte antes de que la condición se haya rectificado.

IEEE 43 pone énfasis especial en determinar las condiciones de aislamiento de tales máquinas antes de energizarlas e incluso antes de llevar a cabo un ensayo de alto voltaje. Esto puede ser determinado por el ensayo de aislamiento que indicamos más abajo.

Guía de diseño con motores de inducción (2ª PARTE)

                             Ilustración 1. Diagrama de flujo de potencia de motor de inducción

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Diagrama de flujo de potencia de un motor de inducción

Potencia eléctrica de entrada del estátor = A

Pérdidas del estátor = B

Pérdidas del rotor = C

Salida mecánica = P

Guía de diseño con motores de inducción (1ª PARTE)

En esta nueva serie de artículos tratamos de aquellos conceptos de los motores de inducción trifásicos que son prerrequisitos esenciales para la selección, e instalación y mantenimiento del mismo.

Los motores de inducción son con mucho el tipo más importante de motores. Más del 90 % de las aplicaciones integrales de motor (más de 1 kV) emplean el motor de inducción. En aplicaciones fraccionales (menos de 1 kV), los motores de inducción son también el tipo más usado.

Modelando y ensayando cargas desequilibradas y regulación de voltajes (2ª PARTE)

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Un motor a menudo continúa operando con voltajes desequilibrados; sin embargo, su eficiencia se reduce. Esta reducción de eficiencia es causada por una corriente incrementada (I) y resistencia incrementada (R) debida al calentamiento. El incremento en resistencia y corriente contribuyen a un incremento exponencial en el calentamiento del motor. Esencialmente, esto significa que cuando las pérdidas resultantes se incrementan, el calentamiento se intensifica rápidamente. Esto puede llevar a una condición de elevación de calor incontrolable, llamada “pista térmica”, que resulta en un rápido deterioro en el aislamiento del devanado concluyendo con fallo en el devanado.

Aplicaciones de los variadores de frecuencia en captación de polvo

Todos los colectores de polvo en operación hoy en día están operando en lo que se denomina un sistema variable. Este es un sistema en el que la resistencia al caudal de aire, también denominada “caída de presión” cambia con el tiempo. El cambio en la caída de presión se debe al envejecimiento de los filtros colectores de polvo. Cuando los filtros colectores de polvo son nuevos, la cantidad de fuerza necesitada para arrastrar el aire es baja. Cuando los filtros envejecen, las partículas de polvo quedan embebidas en el medio filtrante originando que la fuerza necesaria para arrastrar el aire del filtro se incremente.

Modelando y ensayando cargas desequilibradas y regulando voltajes (1ª PARTE)

Los voltajes desequilibrados son valores de voltaje desiguales en los circuitos trifásicos que pueden existir en un sistema de distribución de potencia. Los voltajes desequilibrados pueden causar problemas serios, particularmente a los motores y otros dispositivos inductivos.. Los circuitos de voltaje perfectamente equilibrados no son posibles en el mundo real. Sin embargo, asumiendo que son posibles voltajes perfectamente equilibrados, los voltajes de los circuitos de los ramales en una alimentación de 480/277 voltios serán exactamente 277 V medidos en cada conductor de fase de salida en el transformador de alimentación. Típicamente, estos voltajes pueden diferir en unos pocos voltios o más. Cuando los voltajes difieren excesivamente pueden ocurrir problemas.

Seleccionando cables para aplicaciones con variadores de frecuencia variable

Para todos los beneficios de control de procesos y ahorro de energía, los variadores de frecuencia variable (VFD) tienen también desventajas. Cuando estos variadores caen, puede parar todo un proceso industrial. Para evitar estas costosas paradas, los ingenieros deben evaluar cuidadosamente la fiabilidad de configurar un sistema de variador.

Guía de diseño de sistemas de puesta a tierra en plantas industriales (8ª PARTE)

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Medición de la resistencia de tierra

La resistencia de tierra es la resistencia óhmica  entre el electrodo de tierra y un electrodo de tierra remoto de resistencia cero. Así, la resistencia de tierra es la resistencia del suelo al paso de la corriente eléctrica desde el electrodo a la tierra circundante.

La resistencia del sistema de tierra, expresada en ohmios, sería medida después de que el sistema se instale en intervalos periódicos. Usualmente no se requiere precisión en la medición. La medición de la resistencia de tierra es necesaria para verificar la adecuación de un nuevo sistema de tierra con el valor calculado, y detectar cambios en el sistema de tierra existente. Es importante que se obtenga una resistencia baja, ya que todos los cálculos para la seguridad del personal y equipo se basan en la resistencia de tierra especificada. El margen de seguridad se reducirá si la resistencia excede el valor especificado.

Guía de diseño de sistemas de puesta a tierra en plantas industriales (7ª PARTE)

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Resistividad de suelos

La resistividad de la tierra puede reducirse del 15 – 90 % por tratamiento químico, dependiendo del tipo de textura del suelo. Hay varios agentes químicos convenientes para este propósito, incluyendo cloruro sódico, sulfato de magnesio, sulfato de cobre, y cloruro de calcio. La sal común y el sulfato de magnesio son los más comúnmente usados.

Guía de diseño de sistemas de puesta a tierra en plantas industriales (6ª PARTE)

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Conductores de tierra

La localización de los conductores de tierra dependerá de la localización de los terminales de aire, tamaño de estructura que se está protegiendo, el curso más directo, seguridad contra daño o desplazamiento, y localización de estructuras metálicas, tuberías de agua, electrodo de puesta a tierra y condiciones de tierra. Si la estructura tiene columnas metálicas, estas columnas actuarán como conductores por tierra. Los terminales de aire deben estar interconectados por conductores para hacer conexiones con las columnas. La distancia promedio entre los conductores de tierra no excederá los 30 m.

Alcance, efectos y oportunidades de la siguiente crisis de los alimentos

El incremento de los precios de la energía y la climatología adversa han provocado que estemos nuevamente ante una crisis alimenticia global y repercusiones políticas en los países más afectados. Describimos en este artículo el panorama en 

En el Yemen, por ejemplo, casi la mitad de la población está pasando hambre por el incremento en el precio de los alimentos y los combustibles. El débil control que ejerce el estado ha propiciado la aparición de enfrentamientos armadas entre fracciones pro- y anti- Saleh y militantes de Al Quaeda.

Guía de diseño de sistemas de puesta a tierra en plantas industriales (5ª PARTE)

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Puesta a tierra de protección frente a la estática y rayos

Las plantas industriales que manejan disolventes, materiales pulverulentos, u otros productos inflamables a menudo tienen condiciones de operación potencialmente peligrosas debido a la acumulación de carga estática en el equipo, en los materiales que están siendo manejados, o incluso en el personal de operación.

Guía de diseño de sistemas de puesta a tierra en plantas industriales (4ª PARTE)

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Equipamiento de puesta a tierra

El equipo de puesta a tierra pertenece al sistema de conductores (conductor de tierra y buses de tierra) con los cuales todas las estructuras metálicas que no transportan corriente en una planta industrial están interconectadas y puestas a tierra. Los propósitos principales de la puesta a tierra del equipo son los siguientes:

La luz subirá en enero entre un 8 y un 13 % en la industria

Las sucesivas reformas que se vienen implantando en España en el sector eléctrico junto con el incremento progresivo de los costes de la energía han encarecido la energía eléctrica en la industria a niveles impensables hace unos años.

Guía de diseño de sistemas de puesta a tierra en plantas industriales (3ª PARTE)

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Sistemas de reactancia puesta a tierra

Los sistemas de reactancia puesta a tierra no se emplean en sistemas de potencia industriales. La reducción permitida en la corriente de fallo a tierra disponible sin riesgo de sobrevoltajes transitorios es limitada. El criterio para frenar los sobrevoltajes es que la corriente de fallo a tierra disponible sea al menos un 25 % de la corriente de fallo trifásica (X_o/X₁ < 10, donde X_o es la reactancia inductiva de secuencia cero, y Xi es la reactancia inductiva de secuencia positiva del sistema). La corriente de fallo resultante puede ser alta y presenta un grado objetable de daño por arco, llevando a una preferencia para la puesta a tierra de la resistencia. Mucha mayor reducción en el valor de la corriente de fallo es permisible con puesta a tierra de resistencia sin riesgo de sobrevoltaje. Una consideración final para los sistemas de reactancia puesta a tierra es la necesidad de aplicar dispositivos de sobrecorriente basados en su calificación de interrumpir el cortocircuito unipolar, que puede ser igual a o en algunos casos menos que su calificación normal.

Guía de diseño de sistemas de puesta a tierra en plantas industriales (2ª PARTE)

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Sistemas de resistencia puesta a tierra

Los sistemas de resistencia puesta a tierra emplean una conexión de resistencia intencionada entre el neutro y tierra del sistema eléctrico. Esta resistencia aparece en paralelo con la reactancia capacitiva del sistema a tierra, y este circuito en paralelo se comporta más como una resistencia que un condensador. Los sistemas de resistencia de tierra pueden tomar la forma de:

a)      Sistemas de puesta a tierra de alta resistencia.

b)      Sistemas de puesta a tierra de baja resistencia.